(57)【要約】【課題】  設計初期の高輝度及び高発光品位を確保しつつ、経時的な輝度の低下を抑制する直下型バックライトを提供する。【解決手段】  本発明の直下型バックライトは、上下フレーム１１，１４と、拡散板１２と、光源１３とを備えている。そして、前記下フレーム１１は、熱伝導性材料を用いて形成し、その内壁面１１ａを反射面に形成するようにした。また、前記反射面に厚み１００μｍ以下の光拡散性薄膜１６を直接一体化して形成するようにした。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一面が開口したフレームと、前記開口側に配置される面状の拡散部材と、前記拡散部材の背後に配置される光源と、を備え、
前記フレームは熱伝導性材料で形成され、その内壁面が反射面に形成されており、
かつ、その反射面に厚み１００μｍ以下の光拡散性薄膜が直接一体化されて形成されていることを特徴とする直下型バックライト。
【請求項２】
前記光拡散性薄膜が、電着塗装により形成されている請求項１記載の直下型バックライト。
【請求項３】
前記反射面の光反射率が、８５％以上に設定されている請求項１または２記載の直下型バックライト。
【請求項４】
前記フレームの内壁面が、鏡面加工されている請求項１〜３のいずれか一項に記載の直下型バックライト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直下型バックライトに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、液晶モジュールや写真のネガを見るために使用するライトボックス、看板、Ｘ線写真を見るためのシャウカステン等には、直下型のバックライトが搭載されている。直下型バックライトは、発光面となる面状の拡散部材としての拡散板の背後（直下）に光源が配置される構成を基本としており、このような構成を採用することにより、光源を発光面の直下ではなく横側に配置するサイドライト型に比べて、光の損失が少なく、また多数のランプを使用できるため、高輝度を得やすいという利点を有している。また、直下型バックライトは、その内部空間が中空構造になっているため、大型化しても軽量であるという利点も有している。
【０００３】
このような直下型バックライトにおいて、高発光品位を確保しつつ、光源からの光の利用効率を高めるべく、光源が収容されたフレームの内壁面に反射処理が行われている。具体的には、（１）反射シートを両面テープを介して配設し当該反射シートで反射させるようにしたり、（２）厚膜（２００μｍ前後）の白色塗装膜を形成しその塗装膜表面で反射させるようにしたりすることが行われている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１００２２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記（１）の反射処理を行った直下型バックライトでは、反射シートとフレームとの間に空気層が存在し、この空気層が断熱作用を発揮するために、内部空間が光源の熱で高温状態になってしまうという問題がある。また、上記（２）の反射処理を行った直下型バックライトでは、白色塗装膜自体が熱伝導性を有していないため、光源の熱を効率良く逃がすことができず、同様に、内部空間が光源の熱で高温状態になってしまういう問題がある。そして、このように高温状態になると、光源の発光効率が低下して、発光面の輝度が経時的に低下する。また、高輝度にすべく光源を数多く収容したとしても、輝度の向上率が鈍るという問題もある。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、設計初期の高輝度及び高発光品位を確保しつつ、経時的な輝度の低下を抑制することができる直下型バックライトの提供をその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の直下型バックライトは、一面が開口したフレームと、前記開口側に配置される面状の拡散部材と、前記拡散部材の背後に配置される光源と、を備え、前記フレームは熱伝導性材料で形成され、その内壁面が反射面に形成されており、かつ、その反射面に厚み１００μｍ以下の光拡散性薄膜が直接一体化されて形成されていることを特徴としている。
【０００８】
上記の構成によれば、フレームに薄い光拡散性薄膜が直接一体化されて形成されているので、光源からの光は、当該光拡散性薄膜を透過してフレームの内壁面（反射面）で反射することとなる。そして、その反射光は、光拡散性薄膜で拡散されて面状の拡散部材等に向かって出射することとなる。一方、光源の熱は、光拡散性薄膜が非常に薄いので、熱伝導性が良好なフレームから容易に放熱されることとなる。このため、本発明の直下型バックライトは、良好な光反射性を確保しつつ、放熱性に優れる結果、設計初期の高輝度及び高発光品位を確保しつつ、熱による経時的な輝度の低下を抑制することができる。
【０００９】
上記直下型バックライトにおいて、前記光拡散性薄膜が、電着塗装により形成されてなるのが好ましい。この場合、薄く均一な薄膜が形成されるため、他の塗装方法に比べて、発光品位の高いものとなる。
また、上記直下型バックライトにおいて、前記反射面の光反射率が８５％以上に設定されているのが好ましい。この場合、光源の光を確実に有効利用でき、その結果、高輝度化をより実現することができる。
さらに、上記直下型バックライトにおいて、前記フレームの内壁面が、鏡面加工されているのが好ましい。この場合、光源からの光を効率良く反射することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の直下型バックライトによれば、熱伝導性材料製のフレームの内壁面（反射面）に光拡散性薄膜が直接一体化されて形成されているので、設計初期の高輝度及び高発光品位を確保しつつ、熱による経時的な輝度の低下を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の好ましい実施形態について図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る直下型バックライトの構造の概略を示す一部分解断面図である。本形態に係る直下型バックライト１０は、例えば液晶表示装置の背面側に配置されるバックライトとして用いられ、一面が開口した下フレーム１１と、前記開口を塞ぐように配置される面状の拡散部材としての拡散板１２と、前記拡散板１２の背後（直下）に配置される光源１３と、拡散板１２の上に光学シート（図示せず）などを介して配置される上フレーム１４とを備えて構成されている。
【００１２】
下フレーム１１は、アルミニウム、アルミニウムとマグネシウムとの合金、真鍮などの金属材料のような良好な熱伝導性を有する熱伝導性材料により形成されており、矩形状の底面と、底面から開口側へ広がるように延設された側面（下側面、上側面、左右側面）とを有し、一面が開口した形状に形成されている。なお、本形態では、下フレーム１１は、１種の熱伝導性材料により形成されているが、複数の熱伝導性材料を用いて形成してもよく、また多層構造にしてもよい。但し、熱による経時的な輝度の低下を抑制することを目的としているので、下フレーム１１全体として、良好な熱伝導性を備えるよう構成されている。
【００１３】
さらに、図２に示すように、下フレーム１１の内壁面１１ａ（底面、下側面、上側面、左右側面）は、それぞれ光源１３からの光を反射する反射面に形成されており、その上に光拡散性薄膜１５が直接一体化されて形成されている。このような直接一体化により、単なる一体化（例えば金属に糊などの接着剤や両面テープを介して反射シートなどを形成する一体化）のように接着剤や両面テープが反射シートから金属への熱移動を悪くするといったことが有効に抑制され、良好な熱移動が行われる結果、バックライトの内部温度の上昇を効果的に抑制することができる。ここで、内壁面１１ａの光反射率は、８５％以上に設定されていることが好ましく、より好ましくは９０％以上、さらに好ましくは９２％以上である。このような反射面は、例えば下フレーム１１の内壁面に対し表面粗さＲａが０．１μｍ以下となる鏡面加工を施すことにより形成することができる。詳細には、６００番研磨仕上げ、特に好ましくは８００番研磨以上である。
【００１４】
光拡散性薄膜１６は、その膜厚が１００μｍ以下、好ましくは６０μｍ以下に設定された白色又は乳白色の薄膜であり、光源１３からの光を透過させるとともに、下フレーム１１の内壁面（反射面）１１ａで反射された光を拡散する薄膜である。このような薄膜にしたのは、厚すぎると放熱がスムーズに行われず、熱による経時的な輝度の低下を抑制することができないからである。但し、薄すぎると拡散反射が不充分となり、発光品位に悪影響を及ぼすおそれがあるため、膜厚５〜２０μｍの範囲に設定されているのが好ましい。
【００１５】
上記光拡散性薄膜１６は、例えば電着塗装により形成することができる。詳細には、予め調製しておいた電着塗料液（例えば酸化チタン含有量１０重量％以上）を装填した電着槽内に、被塗装物である下フレーム１１を浸漬した後、電着槽の外壁面（底面、側面）に配置された複数の電極板を介して、電着塗料液に直流電圧を印加することで、薄く均一な光拡散性薄膜１６を形成することができる。なお、製膜条件については、電着塗料液、膜厚などに応じて適宜に設定される。また、光拡散性薄膜１６は、蒸着等によっても形成することができる。
【００１６】
拡散板１２は、例えばポリカーボネート、アクリルなどの白色又は乳白色の板状体であり、上記下フレーム１１の開口を塞ぐように配置され、背後に配設された光源１３からの光を拡散して透過させることができるものである。具体的には、ポリカーボネート、アクリルなどの樹脂材料に光拡散性の微粒子を配合した樹脂組成物を板状に成形したものである。このような拡散板１２により、光源１３からの光を均一にして拡散板１２表面から出射することができる。
【００１７】
光源１３は、図３に示すように、例えば、冷陰極管ランプなどの線状光源１３ａが複数本（例えば１２本）、白色樹脂（ポリカーボネート等）製のランプ支持台１５により支持されて構成され、下フレーム１１内に収容されている。なお、ランプ支持台１５としては、熱伝導性材料製のものを用いてもよく、この場合には、上記した光拡散性薄膜１６を形成するのがよい。これにより、ランプ支持台１５も放熱に寄与することとなる。また、光源１３には、図示しないインバータなどの公知の電気部品が接続されており、点灯・消灯が行えるよう構成されている。
上フレーム１４（図１参照）は、例えば下フレーム１１と同じ熱伝導性材料により構成されており、外部に光を出射する窓部１４ａを有する上面と、この上面から開口側に延設された側面とを有し、当該開口より前記下フレームに被せることが可能な形状に形成されている。
【００１８】
上記のように構成された本形態に係る直下型バックライトは、熱伝導性材料製の下フレーム１１の内壁面（反射面）１１ａに薄い光拡散性薄膜１６が直接一体化されて形成されているので、光源１３からの光は、当該光拡散性薄膜１６を透過して下フレーム１１の内壁面（反射面）１１ａで反射することとなる。そして、その反射光は、光拡散性薄膜１６で拡散されて拡散板１２等に向かって出射することとなる。一方、光源１３の熱は、光拡散性薄膜１６が非常に薄いので、熱伝導性が良好な下フレーム１１から容易に放熱されることとなる。このため、本発明の直下型バックライトは、良好な光反射性を確保しつつ、放熱性に優れる結果、設計初期の高輝度及び高発光品位を確保しつつ、熱による経時的な輝度の低下を抑制することができる。また、本形態の直下型バックライトの内部空間が高温になるのを抑制できるので、光源１３が短寿命になることも抑制することができる。さらに、前記光拡散性薄膜１６が電着塗装により形成されている場合には、薄く均一な薄膜が形成されるため、他の塗装方法に比べ、特に発光品位の高い直下型バックライトを提供できる。また、上記直下型バックライトを液晶表示装置に適用する場合、液晶パネルは温度勾配があると色むらを起こしやすいという欠点を有していることから、液晶パネルの温度による色むらを改善することができるという利点もある。
【００１９】
以下、本発明者が直径３ｍｍの冷陰極管ランプを１２本、２３．５ｍｍ間隔で並設した８インチ対応の直下型バックライトを用いて行った検証試験について説明する。
図４は、相対輝度と点灯時間との関係を示すグラフ図である。Ｘは、反射シート（Ｅ６０Ｖ）を内壁面側に敷設したアルミニウム製フレームを用いた直下型バックライト（従来品）の試験結果であり、Ｙは、酸化チタン１０重量％を含有する塗料を用いて電着塗装により膜厚１０μｍの光拡散性薄膜を形成したアルミニウム製フレームを用いた直下型バックライト（本発明品）の試験結果である。なお、この試験結果は、発光面の中心付近に配置した輝度計（ＴＯＰＣＯＮ  ＢＭ−７  １．０°）により２回経時的に測定したものの平均を示している。
本図によると、従来品では、点灯開始から３分後に最高輝度に達した後、輝度が徐々に低下し、３０分後には相対輝度（３分後の輝度を１００％とする）が９５．５％になっていることが確認できる。一方、本発明品では、点灯開始から３分後に最高輝度に達した後、輝度が徐々に低下し、３０分後には相対輝度（３分後の輝度を１００％とする）が９７．０％になっていることが確認できる。よって、本発明品によると、従来品に比べて、経時的な輝度の低下が抑制されていることが確認された。
【００２０】
図５は、直下型バックライトの内部空間の雰囲気温度及び発光面（拡散板の表面）の表面温度と点灯時間との関係を示すグラフ図である。Ｘ１、Ｘ２は、反射シートを内壁面側に敷設したアルミニウム製フレームを用いた直下型バックライト（従来品）の試験結果であり、Ｙ１、Ｙ２は、酸化チタン１０重量％を含有する塗料を用いて電着塗装により膜厚１０μｍの光拡散性薄膜を形成したアルミニウム製フレームを用いた直下型バックライト（本発明品）の試験結果であり、Ｚ１、Ｚ２は、反射シートの敷設も光拡散性薄膜の形成も行わずに、アルミニウム製フレームを用いた直下型バックライト（比較例品）の試験結果である。なお、Ｘ１、Ｙ１、Ｚ１は、内部空間の雰囲気温度の結果であり、Ｘ２、Ｙ２、Ｚ２は、発光面の表面温度の結果である。また、内部空間の雰囲気温度については、ランプとランプとの間の中心に配置した熱電対により測定したものを示しており、発光面の表面温度については、上記ランプ間の上方にある拡散板の中心に配置した熱電対により測定したものを示している。
本図によると、従来品では、点灯後３０分で内部空間の雰囲気温度が４７℃に、発光面の表面温度が３３℃に上昇していることが確認できる。一方、本発明品では、点灯後３０分で内部空間の雰囲気温度が４３℃に、発光面の表面温度が３１℃に上昇していることが確認できる。すなわち、本発明品によると、反射シートの敷設や光拡散性薄膜の形成を行わない比較例品に比べると温度上昇が大きいが、従来品と対比すると、温度上昇が抑制されていることが確認でき、放熱の効率が良好であることが確認された。
【００２１】
下記の表１は、下フレームの材質として、ＳＵＳ、アルミニウム、真鍮を用い、それぞれ酸化チタン１０重量％を含有する塗料を用いて電着塗装により膜厚１０μｍの光拡散性薄膜を形成した場合と形成しなかった場合の輝度及び発光品位に関する結果である。
【００２２】
【表１】
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【００２３】
表１によると、下フレームの材質がＳＵＳ、アルミニウム、真鍮のいずれであっても、電着塗装により光拡散性薄膜が形成されたものは、形成しなかったものに比べて、高輝度であることが確認できる。また、発光品位についても、電着塗装により光拡散性薄膜が形成されたものは、形成しなかったものに比べて、良好であることが確認できる。よって、光拡散性薄膜を形成したとしても、高輝度や高発光品位を確保していることが確認された。
以上の検証試験の結果（図４，５，表１参照）から、本発明の直下型バックライトが、設計初期の高輝度及び高発光品位を確保しつつ、経時的な輝度の低下を抑制することができることが確認された。
【００２４】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、前記光拡散性薄膜１６の上には、当該光拡散性薄膜１６の損傷を有効に抑制すべく、透明保護層を形成してもよい。また、拡散部材としての拡散板１２は、必ずしも下フレーム１１と上フレーム１４との間に挟持されている必要はなく、例えば上フレーム１４の窓部１４ｂの外側に配置するようにしてもよい。さらに、面状の拡散部材は、拡散板（板状体）に限定するものではなく、拡散シート（シート体）等であってもよい。また、下フレーム１１の内壁面が平坦である必要はなく、波形の形状であってもよい。
そして、本発明の直下型バックライトは、液晶表示装置の背面側に用いられるバックライトに限らず、Ｘ線写真を見るためのシャウカステン、背光を要する看板、写真ネガを見るためのもの等として用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施形態に係る直下型バックライトを示す分解断面図である。
【図２】図１の破線Ａで囲まれた部分の拡大図である。
【図３】上フレームと拡散板と外した直下型バックライトを示す上面図である。
【図４】相対輝度と点灯時間との関係を示すグラフ図である。
【図５】フレーム内の温度及び発光面（拡散板の表面）の表面温度と点灯時間との関係を示すグラフ図である。
【符号の説明】
【００２６】
１１    下フレーム
１１ａ  内壁面（反射面）
１２    拡散板
１３    光源
１４    上フレーム
１６    光拡散性薄膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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